先進(jìn)并網(wǎng)逆變器

先進(jìn)并網(wǎng)逆變器裝置級

從裝置級來看，先進(jìn)并網(wǎng)逆變器在直流電壓變換環(huán)節(jié)、逆變器電路、濾波網(wǎng)絡(luò)和功率器件上都可能存在一些不同于傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的地方。

1)直流電壓變換環(huán)節(jié)。

從直流電壓變換環(huán)節(jié)來看，一些先進(jìn)并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的直流電壓變換環(huán)節(jié)主要為Boost電路，將分布式電源的直流輸出電壓經(jīng)過泵升后接到DC/AC變換環(huán)節(jié)，以滿足并網(wǎng)條件。然而，由于Boost電路的電壓抬升能力有限，并網(wǎng)逆變器所能接納的分布式電源直流電壓變化范圍一般比較窄。近年來，各種具有升壓功能的高增益直流電壓變換電路得到了廣泛研究。

同時，為了消除光伏電池板可能存在的泄漏電流對人身安全的危害，一些高頻鏈隔離的直流電壓變換環(huán)節(jié)也引起了關(guān)注。

此外，為了提高DC/AC變換環(huán)節(jié)運行的靈活性和可靠性，一些先進(jìn)的并網(wǎng)逆變器改變傳統(tǒng)電壓源變流器的模式，采用電流源、Z源或準(zhǔn)Z源變流器結(jié)構(gòu) 。

2)變流器拓?fù)洹?

從變流器拓?fù)洵h(huán)節(jié)來看，一些先進(jìn)并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了滿足一些特殊的功能，電流源型、多電平中點箱位(NPC)的變流器拓?fù)湟查_始出現(xiàn)在小功率的并網(wǎng)逆變器中，這些拓?fù)淇捎行岣卟⒕W(wǎng)逆變器的運行性能。需要指出的是，隨著先進(jìn)IGBT模塊結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，譬如RB-IGBT，并網(wǎng)逆變器的多電平實現(xiàn)方式變得更加靈活多樣 。

為了抑制光伏并網(wǎng)逆變器中可能出現(xiàn)的共模/差模電壓，可采用上文所提到的直流側(cè)高頻隔離或交流側(cè)低頻隔離的方案，但是這些方案中的變壓器都會增加系統(tǒng)的體積和成本，近來一些新型變流器拓?fù)涞南嗬^出現(xiàn)為無隔離型并網(wǎng)逆變器的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。同時，為了有效保證可再生能源并網(wǎng)和局部儲能單元的接入，有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)部分變流器拓?fù)渲械拈_關(guān)管可以復(fù)用，于是出現(xiàn)了9開關(guān)管的新型變流器拓?fù)洹?

3)電力電子器件。

從電力電子器件材料的角度來看，隨著SiC等寬禁帶材料器件的不斷發(fā)展，具有更小通態(tài)電阻、更高開關(guān)速度的電力電子器件將極大地提高并網(wǎng)逆變器的開關(guān)頻率和效率。對未來體積小、重量輕、效率高的先進(jìn)并網(wǎng)逆變器提供了可靠的保障。

4)濾波網(wǎng)絡(luò)。

逆變器的DC/AC逆變器電路將直流電壓或電流變換為開關(guān)脈沖量，為了消除開關(guān)頻率次諧波電壓、電流分量對電網(wǎng)的影響，一般地，并網(wǎng)逆變電路與電網(wǎng)之間都有無源低通濾波網(wǎng)絡(luò)。常見的濾波網(wǎng)絡(luò)主要類型有:L型、LC型、LCL型和 LCLL型，如圖4所示。一般地，L型濾波器的高頻衰減速率僅為20 dB/dec，為了獲得好的高頻紋波電流衰減性能，需要提升電感值;然而，電感值的增大會導(dǎo)致電感體積和成本的增加。于是，出現(xiàn)了LC型和LCL型濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其高頻衰減性能分別為40和60 dB/dec。需要說明的是，LC型濾波網(wǎng)絡(luò)和等效的電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗(主要為電感)一起也構(gòu)成了一個LCL濾波器結(jié)構(gòu)。顯然，高頻衰減率越高對紋波電流的抑制能力也越強(qiáng)。但是，由于LCL濾波器具有3個儲能元件，其模型是一個三階動態(tài)響應(yīng)方程，存在一個天然的諧振點，這給并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定和控制帶來了不小的困難 。一般地，可以在濾波電容支路增加無源阻尼電阻來阻尼諧振分量，但是電阻的存在使得系統(tǒng)的效率降低。雖然一些具有諧振旁路的改進(jìn)型LCL濾波器無源阻尼方法能在一定程度上降低阻尼電阻的損耗，但是增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，基于控制器的有源阻尼方案得到了廣泛的研究。另一方面，可以通過一些特殊的控制策略來增強(qiáng)LCL濾波并網(wǎng)逆變器的控制性能，譬如：加權(quán)電流反饋控制、多環(huán)反饋控制、零極點配置控制、基于狀態(tài)空間的優(yōu)化控制等。為了獲得更好的濾波性能，降低系統(tǒng)體積。

先進(jìn)并網(wǎng)逆變器功能級

從可調(diào)度能力、電能質(zhì)量主動治理、電網(wǎng)阻抗檢測、網(wǎng)絡(luò)阻抗重塑和雙模運行等幾個角度來闡釋先進(jìn)并網(wǎng)逆變器的功能級控制策略。

1)可調(diào)度能力。

可調(diào)度方面，在可再生能源分散接入的背景下，國網(wǎng)公司要求單個臺區(qū)接入容量不大于6MW的分布式電源可以接入10 kV及其以下的配電網(wǎng)。但是，由于在配電網(wǎng)內(nèi)可能將出現(xiàn)為數(shù)眾多的分布式并網(wǎng)單元，使得對這些分布式并網(wǎng)單元進(jìn)行集中通信調(diào)度顯得十分困難 。

能使并網(wǎng)逆變器在功能上模擬發(fā)電機(jī)外特性的控制策略大致有兩種。一種是下垂控制策略，另一種是虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)。

傳統(tǒng)的下垂控制需要采樣并反饋電網(wǎng)電壓的幅值和頻率，并對其做出響應(yīng)，來模擬發(fā)電機(jī)的下垂外特性。這種控制方法，雖然在離網(wǎng)運行的逆變器運行控制及功率分配中取得了不錯的效果，但是對于并網(wǎng)運行的逆變器，利用其模擬發(fā)電機(jī)的下垂外特性，可能會帶來較大的暫態(tài)電流沖擊且這種基于發(fā)電機(jī)下垂外特性的模擬方法，并不是真正意義地將并網(wǎng)逆變器與發(fā)電機(jī)做等效。因此，為系統(tǒng)提供慣性和阻尼、為電網(wǎng)提供支撐的性能也難有定論，此外下垂系數(shù)的設(shè)計對系統(tǒng)的穩(wěn)定具有十分重要的影響。下垂系數(shù)設(shè)計不當(dāng)可能直接導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的不穩(wěn)定。此外，由于系統(tǒng)參數(shù)攝動，逆變器參數(shù)的不匹配，在離網(wǎng)運行時，傳統(tǒng)下垂控制的功率分配方面也難以實現(xiàn)按逆變器的容量成比例分配。

總之，簡單地利用逆變器來模擬發(fā)電機(jī)的下垂外特性，雖然能在一定程度上改善逆變器的運行性能，但是還無法從根本上和傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相比擬。于是，大量的學(xué)者開始尋求能徹底將并網(wǎng)逆變器等同于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的控制策略，這就出現(xiàn)了另一種有趣的控制方案。這類控制策略在并網(wǎng)逆變器的控制環(huán)路中人為地引入了發(fā)電機(jī)的機(jī)械運動方程，將并網(wǎng)逆變器的暫態(tài)過程變慢，且系統(tǒng)的慣性和阻尼有了明確的物理意義。此外，通過類似勵磁調(diào)節(jié)器和調(diào)頻器的設(shè)計，使得傳統(tǒng)下垂控制難以設(shè)計的下垂系數(shù)變?yōu)榱伺c傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)類似的勵磁控制器和頻率調(diào)節(jié)控制器的設(shè)計，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了保障。此類控制策略可以統(tǒng)稱為“虛擬同步發(fā)電機(jī)”控制。其中，以荷蘭能源研究中心和埃因霍溫理工大學(xué)等合作的虛擬同步發(fā)電機(jī)(VSG)概念、德國克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué)的虛擬同步電機(jī)(VISMA)概念和英國謝菲爾德大學(xué)鐘慶昌教授的S ynchronverter概念最為著名 。

2)電能質(zhì)量主動治理。

在電能質(zhì)量方面，分布式的并網(wǎng)發(fā)電單元普遍接入的是相對脆弱的、電能質(zhì)量惡劣的配電網(wǎng)末端，尤其是三相電壓不平衡是配電網(wǎng)的典型特征。為了保證并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)電壓不平衡、諧波等非理想條件下的持續(xù)、不間斷運行，近年來，關(guān)于并網(wǎng)逆變器對平衡/不平衡電壓跌落、電壓諧波穿越能力的研究得到了廣泛的關(guān)注。一些能在電網(wǎng)電壓不平衡、諧波條件下持續(xù)運行的并網(wǎng)逆變器控制策略相繼被提出。這些控制方法能大幅提升并網(wǎng)逆變器應(yīng)對惡劣配電網(wǎng)電能質(zhì)量環(huán)境的能力。

雖然上述非理想電網(wǎng)電壓穿越控制能有效提升并網(wǎng)逆變器在惡劣配電網(wǎng)電能質(zhì)量環(huán)境下的持續(xù)運行能力，但是這種策略相對而言是被動的適應(yīng)策略，無法從根本上改善或提升配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。因此，在配電網(wǎng)內(nèi)安裝有源或無源濾波裝置就顯得十分必要。一般地，無源濾波裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高，然而，由于有源電能質(zhì)量治理裝置運行更加靈活、性能更高，近來得到了越來越多的應(yīng)用。值得指出的是，一方面，并網(wǎng)逆變器具有和有源濾波器(APF)、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)等有源電能質(zhì)量治理裝置一致的變流器拓?fù)?，即并網(wǎng)逆變器具有治理其接入點配電網(wǎng)電能質(zhì)量的潛力。另一方面，由于風(fēng)能、光伏的隨機(jī)性、波動性和不可控性，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池的出力不可能一直處于滿發(fā)狀態(tài)，且并網(wǎng)逆變器的安裝容量本身也較安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)或光伏電池的容量之間存在一定的裕量。故并網(wǎng)逆變器也有能力完成對其接入點電能質(zhì)量的治理。因此，集成了可再生能源并網(wǎng)和電能質(zhì)量治理的多功能并網(wǎng)逆變器概念得到了廣泛的關(guān)注。因為這種并網(wǎng)逆變器具有一機(jī)多職的能力，在無需引入額外電能質(zhì)量治理裝置的同時即可改善配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，明顯降低系統(tǒng)的投資成本、體積和運行維護(hù)費用，提高系統(tǒng)的可靠性。

3)電網(wǎng)阻抗檢測。

電網(wǎng)阻抗對并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流的電能質(zhì)量具有較大的影響。系統(tǒng)阻抗越大，對并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性的影響也越大、電能質(zhì)量的惡化也越嚴(yán)重。此外，大量研究表明，在大規(guī)模分布式可再生能源通過并網(wǎng)逆變器接入配電網(wǎng)后，由于系統(tǒng)阻抗網(wǎng)絡(luò)的不匹配，可能會引起系統(tǒng)的串/并聯(lián)諧振，導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器的無故障跳閘，危及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此，系統(tǒng)阻抗對分布式可再生能源并網(wǎng)單元具有重要的意義。歐洲和德國的一些并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)明確要求并網(wǎng)逆變器檢測系統(tǒng)阻抗，并在系統(tǒng)阻抗急劇變化時停機(jī)或切換至孤島運行模式，可見系統(tǒng)阻抗的檢測也應(yīng)成為分布式并網(wǎng)發(fā)電單元的一個重要組成部分。

一般地，系統(tǒng)阻抗的檢測方法可分為測量法和估計法兩大類。在測量法中，直接利用額外的測量裝置檢測系統(tǒng)的阻抗，該方法簡潔可行，但是會引入額外的硬件投入。相反，估計法則直接利用并網(wǎng)逆變器已有的數(shù)字控制器來完成對系統(tǒng)阻抗的檢測，這類方法又分為有源法和無源法。一般地，有源法即通過向系統(tǒng)施加間歇性的擾動，來識別系統(tǒng)阻抗，比較常見的是向系統(tǒng)注入間諧波電流。圖5中(a)可知，當(dāng)假設(shè)電網(wǎng)電壓不含有間諧波時，由疊加原理可知，當(dāng)逆變器向電網(wǎng)注入間諧波時系統(tǒng)的等效框圖如圖5中(b)所示。因此，此時只需要檢查并網(wǎng)逆變器出口電壓和電流的間諧波含量、即可檢查出系統(tǒng)阻抗。

4)阻抗重塑。

以上分析表明，系統(tǒng)的阻抗對并網(wǎng)逆變器的運行具有十分重要的影響，也有部分方法能有效檢測出系統(tǒng)阻抗的大小。但是，為了改善系統(tǒng)阻抗，尤其是向系統(tǒng)提供必要的阻尼，以抑制可能出現(xiàn)的串/并聯(lián)諧振現(xiàn)象，需要對已有的系統(tǒng)阻抗進(jìn)行重塑。也即，改變并網(wǎng)逆變器的外特性，使得并網(wǎng)逆變器更多地呈現(xiàn)電阻特性，向原本電感和電容因素復(fù)雜的電網(wǎng)提供更多的阻尼。

一般地，并網(wǎng)逆變器呈現(xiàn)感性，系統(tǒng)的線路也呈現(xiàn)感性，而濾波電容等呈現(xiàn)容性，當(dāng)系統(tǒng)電阻分量的阻尼不足時，很容易在這些電感、電容之間形成串并聯(lián)諧振。若通過并網(wǎng)逆變器向系統(tǒng)注入必要的阻性成分，即可有效地抑制串并聯(lián)諧振，這就是阻抗重塑的概念。特別地，出于物理完備性的考慮，在有L型、R型逆變器的基礎(chǔ)上，也應(yīng)該存在C型逆變器。因此，謝菲爾德大學(xué)的鐘慶昌教授 給出了C型并網(wǎng)逆變器在離網(wǎng)運行模式下能有效降低輸出電壓諧波的實驗驗證。R型和C型并網(wǎng)逆變器的附加控制策略如圖6所示。

5)并網(wǎng)逆變器的雙模運行。

在雙模運行方面，為了提高分布式可再生能源并網(wǎng)的高效性和靈活性，越來越多的并網(wǎng)逆變器要求具有孤島、并網(wǎng)雙模式運行能力。即在電網(wǎng)正常模式下，并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)運行;當(dāng)電網(wǎng)故障時，并網(wǎng)逆變器應(yīng)該能孤島運行，向本地關(guān)鍵負(fù)荷提供高質(zhì)量的電能供給，雙模并網(wǎng)逆變器的概念由此而生。為了保證不同運行模式切換過程中對本地關(guān)鍵負(fù)荷的不間斷供電，并網(wǎng)逆變器在不同運行模式之

間的無縫切換技術(shù)顯得十分必要。

先進(jìn)并網(wǎng)逆變器電流控制級

為了保證對并網(wǎng)電流的有效、精確跟蹤，并網(wǎng)電流的跟蹤控制也是先進(jìn)并網(wǎng)逆變器中必不可少的環(huán)節(jié)。本文以并網(wǎng)同步和并網(wǎng)電流調(diào)節(jié)兩部分作詳細(xì)闡述 ，如圖7所示。

1)并網(wǎng)同步。

為了實現(xiàn)精確的并網(wǎng)功率跟蹤，電網(wǎng)電壓的相位信息對于并網(wǎng)逆變器十分重要，其在并網(wǎng)參考電流的計算中顯得十分關(guān)鍵。雖然存在一些無鎖相環(huán)的參考電流生成算法，但是，其應(yīng)對電網(wǎng)頻率變化的能力較差。

為了獲得電網(wǎng)電壓的頻率和相位，一般有硬件鎖相環(huán)和軟件鎖相環(huán)兩種方法。在硬件鎖相環(huán)中，需要利用過零比較來完成對電網(wǎng)電壓相位的跟蹤。但是，這種方法響應(yīng)速度慢，精度受到傳感器、過零比較器和AD精度的限制，且無法克服電網(wǎng)電壓諧波和不平衡的干擾。因此，基于軟件的數(shù)字鎖相環(huán)近來得到了越來越多的關(guān)注。

2)并網(wǎng)電流調(diào)節(jié)。

為了獲得更好的并網(wǎng)電流跟蹤性能及更快的響應(yīng)速度和跟蹤精度，并網(wǎng)電流調(diào)節(jié)控制顯得十分重要，除PI控制器之外的一些先進(jìn)并網(wǎng)電流跟蹤控制策略，得到了越來越多的關(guān)注。

從上文的基于裝置級、功能級和電流控制級的先進(jìn)并網(wǎng)逆變器研究綜述來看，適合于分布式電源并網(wǎng)的、先進(jìn)的并網(wǎng)逆變器在傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器基本框架的基礎(chǔ)上通過對系統(tǒng)硬件和軟件的改造，使得這些先進(jìn)并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、功能更加多樣、性能更加提升。然而，從大規(guī)模分布式可再生能源分散接入的角度來看，硬件改造可能需要更多的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)投入和更長的開發(fā)周期。如果在軟件上對傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行改造，使其適應(yīng)并主動改善配電網(wǎng)復(fù)雜的運行環(huán)境，其投入成本會大大降低，不僅能在一定程度上減輕并網(wǎng)逆變器對配電網(wǎng)的沖擊，還能提升配電網(wǎng)對分散式可再生電源的接納能力。

基于以上分析，可以發(fā)現(xiàn):一個完善的先進(jìn)并網(wǎng)逆變器在傳統(tǒng)硬件電路框架的基礎(chǔ)上，可能還應(yīng)具備強(qiáng)大的功能級和電流調(diào)節(jié)級的先進(jìn)控制策略。這些策略包括:先進(jìn)的數(shù)字鎖相技術(shù)和并/離網(wǎng)運行模式無縫切換技術(shù)，包含虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)阻抗在線辨識及孤島保護(hù)技術(shù)、諧波和無功電流補(bǔ)償功能、低電壓/諧波電壓穿越技術(shù)、系統(tǒng)阻抗重塑技術(shù)等一系列的軟件控制模塊。

隨著全球環(huán)境污染問題和化石能源危機(jī)的不斷加劇，清潔的可再生能源得到了越來越多的關(guān)注。近年來，風(fēng)力、光伏等非水電可再生能源得到了快速發(fā)展，國內(nèi)建立了大量的大型風(fēng)力、光伏電站。然而，我國幅員遼闊，風(fēng)光可再生能源富集區(qū)與負(fù)荷中心區(qū)之間呈逆向分布，使得這些大型風(fēng)光電站必須通過高壓遠(yuǎn)距離輸電走廊才能送達(dá)負(fù)荷端。由于風(fēng)速和光照強(qiáng)度的非線性、隨機(jī)性和不可控性等特征，大型風(fēng)光電站的接入給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來了不小的挑戰(zhàn)。近年來，頻繁出現(xiàn)的風(fēng)電場事故使得大型風(fēng)電場的并網(wǎng)小時數(shù)偏低，大量棄風(fēng)不但影響投資成本的回收，還造成巨大的資源浪費 。因此，光伏、風(fēng)機(jī)等分布式電源的“分散接入、就近接納、就地產(chǎn)銷”引起了廣泛的關(guān)注，國網(wǎng)公司也針對分布式電源并網(wǎng)推出了相關(guān)的服務(wù)舉措?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，配電網(wǎng)將從原來的純無源的受端系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹蟹植际桨l(fā)電系統(tǒng)和微電網(wǎng)的有源系統(tǒng)，有源配電網(wǎng)的概念將更加符合第3代電網(wǎng)中配電網(wǎng)的特征?？傊诳稍偕茉磸募胁⒕W(wǎng)轉(zhuǎn)為分散接納的過程中，配電網(wǎng)也將逐步從無源網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)橛性淳W(wǎng)絡(luò)；同時，還將在配電網(wǎng)側(cè)增加大量的分布式并網(wǎng)單元，這些并網(wǎng)單元數(shù)量眾多，物理、電氣距離分散，給配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、高效運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)對大量分布式并網(wǎng)發(fā)電單元對配電網(wǎng)的沖擊，并網(wǎng)逆變器作為其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其地位和作用顯得十分重要 。一方面，在可再生能源分散接入的背景下，配電網(wǎng)中將會新增大量的并網(wǎng)逆變器，且這些并網(wǎng)逆變器在物理和電氣上相對分散，使得傳統(tǒng)的集中通信、控制和調(diào)度的運行模式面臨巨大的挑戰(zhàn)。給每臺并網(wǎng)逆變器配備遠(yuǎn)距離通信線，并由第3方統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)度和管理顯得十分困難。因此，出現(xiàn)了兩種不同模式的解決方案，即集中式的網(wǎng)絡(luò)控制方案和分散式的自治運行方案 。相對于繁雜的網(wǎng)絡(luò)控制方案，獨立、自治、不需要第3方通信控制的并網(wǎng)逆變器自治運行方案得到了普遍的認(rèn)同。另一方面，在配電網(wǎng)中引入大量的并網(wǎng)逆變器裝置，協(xié)同配電網(wǎng)中已經(jīng)普遍存在的非線性、無功和不平衡負(fù)荷，會給配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、安全穩(wěn)定等帶來巨大挑戰(zhàn)。分布式發(fā)電系統(tǒng)的串并聯(lián)諧振事故頻繁出現(xiàn)報導(dǎo)，三相不平衡低功率因數(shù)等電能質(zhì)量問題也屢見不鮮。這些問題的出現(xiàn)表明：為應(yīng)對分布式可再生能源的并網(wǎng)，傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器在技術(shù)上還有待跟進(jìn)，一些先進(jìn)的系統(tǒng)構(gòu)架、控制策略還有待進(jìn)一步的研究和開發(fā) 。

圖1為一個典型的分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)的框圖，分布式電源的直流輸出端接入并網(wǎng)逆變器的直流端，在控制器的作用下由DC/DC、DC/AC變換電路和濾波網(wǎng)絡(luò)將直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髂芰孔⑷腚娋W(wǎng)。該典型系統(tǒng)框圖適用于單相兩線、三線系統(tǒng)，也適用于三相三線或三相四線系統(tǒng)。其中，并網(wǎng)逆變器的直流電壓變換環(huán)節(jié)可能不是必需的，對于輸出電壓較高的分布式電源組件可直接通過DC/AC變換后接入電網(wǎng)。值得指出的是，為了滿足電磁兼容的需求，并網(wǎng)逆變器的直流和交流側(cè)可能還配置有直流和交流電磁干擾(EMI)濾波器模塊。

針對先進(jìn)并網(wǎng)逆變器，從硬件裝置、輔助功能和電流調(diào)節(jié)的角度進(jìn)行了綜述，探討了先進(jìn)并網(wǎng)逆變器在降低大規(guī)?？稍偕茉捶稚⒔尤雽ε潆娋W(wǎng)沖擊，提升配電網(wǎng)接納分散可再生能源能力方面可能采取的措施。分析了先進(jìn)并網(wǎng)變流器應(yīng)具備的控制功能和控制策略的研究方向，對并網(wǎng)變流器的研究具有一定的指導(dǎo)意義。

多功能并網(wǎng)逆變器作為一種特殊的并網(wǎng)逆變器，其控制策略一般沿用了常規(guī)并網(wǎng)逆變器的方法 。

從觸發(fā)脈沖生成方式或稱調(diào)制方式來看，多功能并網(wǎng)逆變器的控制策略主要有 3 種，即：滯環(huán)比較、正弦脈沖寬度調(diào)制 SPWM（Sine Pulse Width Modulation） 和 空 間 矢 量 調(diào) 制 SVM （Space Vector Modulation）。 其中，滯環(huán)比較控制技術(shù)雖然具有動態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點，但是由于功率器件的開關(guān)頻率不恒定，給濾波器的設(shè)計帶來了困難，而恒定開關(guān)頻率的滯環(huán)控制又顯得比較復(fù)雜。 此外，滯環(huán)控制控制器的設(shè)計不夠靈活。相反，SPWM 技術(shù)具有恒定的開關(guān)頻率和靈活多樣的控制方案，例如：PI（Proportion Integrate）控制、PR（Proportion Resonant）控制、加權(quán)電流反饋控制、無差拍控制、重復(fù)控制等。但是，SPWM 控制的一個最大的缺點在于直流電壓利用率不高。 SVM 是另外一種常用的調(diào)制方式，SVM與 SPWM 之間的區(qū)別在于，SVM 用一系列的電壓空間矢量去逼近旋轉(zhuǎn)電壓矢量，而非 SPWM 中的三角載波調(diào)制。 SVM 的開關(guān)頻率固定，且控制方式靈活，原則上適合 SPWM 的控制方式均可推廣到 SVM 控制中，然而，SVM 控制算法的實現(xiàn)較 SPWM 稍復(fù)雜。按是否直接對輸出電流進(jìn)行控制，多功能并網(wǎng)逆變器的控制策略又可分為直接電流控制和間接電流控制。間接電流控制通過控制逆變器輸出的電壓來間接控制并網(wǎng)電流，這種控制方式動態(tài)響應(yīng)好，但是對系統(tǒng)參數(shù)敏感，控制方式也不夠靈活。實際應(yīng)用中，直接電流控制得到了更多的應(yīng)用。由于多功能并網(wǎng)逆變器在實現(xiàn)基本的并網(wǎng)功能的同時，還要完成對系統(tǒng)無功、諧波或不平衡電流的補(bǔ)償，為了便于指令信號的生成，多功能并網(wǎng)逆變器一般采用直接電流控制。 然而，從調(diào)制方式的角度來看，3 種調(diào)制方式都得到了利用，這主要取決于 3 種調(diào)制方式出現(xiàn)的時間和控制技術(shù)的歷史水平 。

現(xiàn)有多功能并網(wǎng)逆變器的控制方法，從電流控制方式來看主要是一些基于直接電流控制的方法；從控制器及其調(diào)制方式來看主要是一些基于 PI 控制的 SPWM 方法。 正如前面分析的，滯環(huán)控制雖然動態(tài)性能好，但是開關(guān)頻率不固定，不便于濾波器的設(shè)計，且 THD 較大，在實際中應(yīng)用得比較少。 雖然 SVM 能提高直流電壓利用率，但是這樣會加重控制器的計算負(fù)擔(dān)，故應(yīng)用得也不多 。